[发明专利]天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于石油生产的测量技术领域，具体涉及一种天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法及装置。

背景技术

在天然气开采过程中，同时开采出的还有水和凝析油，为了确定天然气的产量，了解地层油气含量及地层结构的变化，需要对产出的天然气进行连续计量，由于天然气采出过程中，也同时开采出凝析油和水，使得单一的天然气流量计测量误差增大，当凝析油和水产出较多时，单一天然气流量计就无法使用。因此，对天然气进行计量时，必须考虑凝析油和水的产出，也就是要进行气液两相的流量计量。

气体流量计有很多种，如容积式、压差式、质量式、动量式、超声波等。但是，对于天然气生产中的流量测量仍然是个难题。测量的困难在于天然气中带有不等量的水和凝析油，从而影响天然气的测量，大多数天然气流量计的测量误差比较大。从体积上来说，即使天然气中含水的比率很小，可是从质量上来说比率就很大，液体的存在使得绝大多数流量计的测量误差增大。例如，每日生产5万方天然气含有水大约为0.5方，在1.0mpa压力下，天然气体积为5000方，和水的体积比是10000:1，而重量比为10:1，这就会影响很多种类流量计的准确计量。有些水是以水滴形态存在，当水滴冲击流量计时，会使流量计产生大的测量误差。大多数流量计的测量原理中都需要知道天然气密度，而水和凝析油的存在使天然气的真实密度产生很大的变化，从而使流量测量产生很大误差。另外，水滴附着在测量段，改变了测量的流通截面，直接影响流量的精确测量。天然气中的液体测量也是个难题，凝析油和游离水是伴随天然气从地层产出，以及随生产过程中温度和压力降低而变化。在管线中，液体可以贴近壁面作液膜流动，也可以作块状流动，这样的流动形态使流量测量更加困难。

综上，研究开发测量精度高、稳定可靠的天然气和液体多相流量计对天然气生产具有非常重要的意义，可极大地促进天然气计量技术的提高，提高天然气生产开发管理技术水平。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法及装置，其通过在测量管道设置U型管、倒U型管、流动整流器、文丘里管，同时设置了压力、温度、差压传感器以及针阀，采集进口处以及中段的气液两相混合物的参数，最终计算得到气液两相混合物中天然气和凝析油各自的流量参数。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法，具体包括如下步骤：

步骤一，在测量管道的进口处设置与测量管道相连通的U型管；在U型管底部安装针阀；在U型管所在的测量管道处安装温度传感器和压力传感器；

步骤二，按照天然气和凝析油/水的混合物流动的方向，在U形管之后设置与测量管道相连通的倒U型管，在该倒U型管的上升段按上升方向依次安装第一流动整流器和第一文丘里管,且第一文丘里管竖直放置；在第一文丘里管上安装第一差压传感器，且第一文丘里管和第一差压传感器相连通；

步骤三，按照天然气和凝析油/水的混合物流动的方向，在倒U型管后方的水平段依次安装第二流动整流器和第二文丘里管，且第二文丘里管水平放置，在第二文丘里管外部安装第二差压传感器；

步骤四，将所述温度传感器、压力传感器、第一差压传感器和第二压差传感器分别连接单片机，单片机收集各部件传送的信息，再计算天然气流量和凝析油/水的流量；单片机的具体计算过程如下：

天然气流量和凝析油/水的气液两相混合物的总流量Q（单位，立方米/秒）：

Q=A×c×ϵ2dp2/ρ]]>          (公式1)

式中，A为第一文丘里管的截面积，单位：平方米；c为流量系数，可由试验确定，对于标准文丘里管，c=1；ε为可压缩系数，当管线内流速远小于音速时，ε=1；dp₂为第二文丘里管的压力降，单位：Mpa，由第二差压传感器测得；ρ为气液混合物的密度，单位：公斤/立方米，通过公式2计算得到：